一起繼電保護誤動事件的事故分析及處理

張義　魏勇　趙月玲　史宏光

摘 要：本文圍繞中國西北電網某750kV超高壓輸電線路運行現場在定檢過程中所發生的一起繼電保護事故的分析及處理過程，從故障現象入手，剖析了繼電保護誤動跳閘事故形成原因，定位為由于二次繼電保護設備廠商對于“CT斷線閉鎖”的繼電保護二次回路邏輯存在漏洞，又恰逢現場檢修人員定檢安規執行不到位，從而導致繼電保護裝置零序電流保護誤動并跳閘事故，還給出了問題的分析及處理方法和驗證過程，本文研究成果對現有的電力系統繼電保護裝置完善保護動作邏輯，提高繼電保護運行可靠性與電網安全穩定運行具有現實成效。

關鍵詞：繼電保護；事故分析；事故反措；CT斷線閉鎖；保護邏輯；定期檢修

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0140-03

電網繼電保護作為電力系統安全穩定運行的“三道防線”最重要組成部分，對于電網的可靠安全運行至關重要，這在220kV及以上電壓等級的超特高壓變電站顯得尤為重要，電網調度運行人員和電力二次設備制造廠商研發人員對于繼電保護邏輯的設計和驗證也投入了大量的精力，但由于電力系統二次回路的復雜性及電網運行接線方式的多變性、有時甚至還與變電站自動化監控通信系統有聯動性，電網繼電保護誤動和拒動事故依然時有發生，對電網的安全運行構成了巨大威脅，相關的文獻也對典型的繼電保護事故進行了分析。如文獻1對中平能化集團近年來在運行和技改過程中發現的繼電保護事故典型案例進行了分類剖析[1]；文獻2分析了一起PSL602AS保護裝置的CPU板因為JP1跳線沒有短接，在特定運行工況下導致的保護元件拒動事故[2]；文獻3分析了一起500kV變電站內由于二次人員誤接線引起的500kV開關跳閘事故[3]；文獻4對一次變電站監控系統的“死數”問題進行了專題分析[4]；文獻5分析了一起由于監控系統配置錯誤導致遙控操作時繼電保護裝置保護定值區發生遠方切換，從而導致繼電保護裝置誤動跳閘的事故[5]。

本文圍繞中國西北電網某750kV超高壓樞紐變電站自動化系統運行現場在定檢過程中所發生的一起繼電保護事故的分析及處理過程，從故障現象入手，剖析繼電保護誤動跳閘事故形成原因，給出了事故反措手段和驗證方法，對于提高超高壓變電站的運行可靠性有實際成效。

1 事件發生經過描述

2017年8月1日，中國西北電網某750kV線路在開展定期檢驗工作期間，因現場檢修人員在做二次安全措施時，750kV線路保護“和電流”回路中的運行間隔A相電流端子內二次電纜松動脫落，造成某二次繼電保護設備廠商的線路保護裝置零序過流Ⅲ段動作，故障選相A相，裝置動作電流3I0=0.119A，動作時間3503ms（零序過流Ⅲ段定值0.1A，動作時間3.5s；CT斷線因不滿足條件而未發告警；縱差保護、零序差動保護定值0.12A，未可靠達到動作值；零序電流啟動值0.08A）。在此次事件當中，A相電流開路后未有“CT斷線告警”信號，零序電流保護及差動保護均開放。

2 事件原因分析

通過查閱二次繼電保護廠家線路保護裝置說明書，可知其對“CT斷線告警”檢測判據如下：

（1）裝置的零序電流連續12s大于零序啟動電流定值時，報“CT斷線告警”，并閉鎖零序各段保護；（2）差動保護CT斷線檢測：斷線側的自產3I0值連續12s大于零序啟動電流定值，而斷線相電流小于0.06In（In為二次側額定電流）；計算出正常兩側的差電流連續12s大于0.15In，而斷線相電流小于0.06In，報“本側CT斷線告警”。

判出CT斷線后，可通過控制字選擇閉鎖或不閉鎖差動保護。如果選擇CT斷線閉鎖差動保護，只閉鎖斷線相差動保護（定值單要求閉鎖）。

為防止CT斷線引起靈敏的零序Ⅲ段誤動作，利用CT斷線時無零序電壓這一特征，使可能誤動的段帶方向，用零序方向元件實現閉鎖。但在繼電保護定值整定原則要求對于作為零序電流保護最末段的零序Ⅲ段不帶方向。因此采用零序方向元件實現閉鎖存在局限性。

由于跳閘事件發生時線路負荷電流較小，未達到縱差保護、零序差動保護定值0.12A，但由于同樣未滿足差動保護CT斷線檢測條件，不能報“CT斷線告警”信號，并閉鎖縱差保護、零差保護。若當時負荷電流較大，將同樣會造成縱差保護動作跳閘。

綜上所述，由于保護定值整定原則、實際負荷電流大小等條件的影響，會造成類似本次跳閘事件中發生的不滿足“CT斷線告警”判別條件，導致保護裝置無法閉鎖的情況。

3 繼電保護邏輯排查

針對前述的750kV線路由于該二次設備廠家的“CT斷線閉鎖”邏輯存在漏洞，在特定運行工況下所導致的零差保護誤動并跳閘嚴重事故，筆者對本公司此部分的繼電保護邏輯進行了如下排查。

3.1 后備保護CT斷線判據

零序電流大于零序啟動電流定值且零序電壓小于1.5V，延時12s發CT斷線告警信號。

判別出CT斷線后閉鎖零序電流啟動功能、零序電流保護各段、距離Ⅰ段保護、快速距離。

3.2 非“六統一”產品的后備保護CT斷線判據

為便于說明，以A相電流為例進行說明，其CT斷線邏輯如圖1所示。

無流門檻0.04In，差流門檻取零序啟動電流定值、0.1In和0.5倍相差定值的最小值，當裝置檢測到有差流存在且該相任一側無流時，延時10s報CT斷線。

CT斷線時，發生故障或系統擾動導致啟動元件動作，若“CT斷線閉鎖差動”整定為“1”，則閉鎖該相電流差動保護；若整定為“0”，則仍開放電流差動保護。

CT斷線邏輯中差流門檻為0.5倍差動動作電流定值、0.1倍In和零序啟動電流定值之間的小值，當裝置檢測到有差流存在且一側有零序電流且無零序電壓時，延時10秒報該側CT斷線，零序電流門檻取差流門檻，零序電壓門檻取3U0>1.5V。

CT斷線時，發生故障或系統擾動導致啟動元件動作，若“CT斷線閉鎖差動”控制字整定為1，則按斷線相閉鎖該相電流差動保護；若整定為0，斷線相差動需經CT斷線后分相差動定值開放，CT斷線時固定閉鎖兩側零序電流差動保護。

3.3 “六統一”產品的后備保護CT斷線判據

為便于說明，同樣以A相電流為例進行說明，其CT斷線邏輯如圖2所示。

3.4 異常情況下的保護CT斷線判據

在某些特定的異常情況下，如CT斷線無法發出的工況下，進行如下的邏輯處理。

（1）輕負荷時發生單相CT斷線，保護CT中電流門檻判據可能會無法滿足，導致保護無法準確識別。（2）如發生CT斷線且保護還未判出CT斷線時，保護動作跳開三相開關，則無法發出CT斷線告警信息。

4 整改措施

對于零序末段保護，雖然可以選擇帶方向閉鎖，但是由于規程明確規定不能投入方向判別，無法有效防止在此種情況下的誤動可能，因此建議零序末段保護可以增加零序電壓閉鎖條件，來解決此問題。

根據反饋的現場資料，對于該線路零序啟動電流定值為0.08A，差動定值為0.12A，零序末段定值0.1A，延時3.5s，CT變比為2500/1，線路負荷電流達到0.13A。

電流錄波如圖3所示，A相電流斷線，3I0=0.126A，大于零序啟動電流定值，保護啟動進入故障處理邏輯。

對于零序末段保護，3I0=0.126A，大于零序末段定值，未經方向閉鎖，延時3.5s動作。

對于差動保護，由于本側A相電流斷線僅形成差流，無故障電壓特征，對側差動保護無法啟動，在此種情況下差動保護不會動作。

對于CT斷線判據，3I0=0.126A，3U0=0.262V，滿足CT斷線判據，因12s延時未到已跳開三相開關，不再滿足CT斷線判據，不發CT斷線告警。

5 驗證方案

差動保護動作條件：（1）差流滿足動作方程；（2）兩側電流突變量同時啟動或一側電流突變量啟動時需有電壓變化量。

當一側CT斷線時，本側可能會電流突變量啟動，但對側不會電流突變量啟動，且系統電壓不會發生變化，因此差動保護不會開放而誤動作。

基于雙端量的CT斷線判據只考慮系統不發生故障情況下單側CT斷線。

根據現場反饋的資料，在A相CT斷線時，斷線相差流=0.131A（負荷電流），3I0=0.126A，3U0=0.262V，滿足差動保護CT斷線判據，如持續時間大于10s，則差動保護發本側CT斷線告警信息。

綜上，即使差動保護不能快速報出CT斷線告警，也不會存在誤動風險的。

6 結語

本文圍繞某750kV超高壓輸電線路在定檢過程中，由于電流端子松動引起的繼電保護二次裝置實時偵測到繼電保護零流差動保護異常，在現有對“CT斷線保護閉鎖”邏輯設計存在的不完善之處，進行了各種運行工況下的事故分析，并結合本公司同類產品“CT斷線”判斷邏輯及閉鎖邏輯的情況，提出零序末段保護增加零序電壓閉鎖條件的方法來完善閉鎖邏輯。最后基于現場反饋的電流錄波數據對閉鎖邏輯的完善算法進行了實際驗證，結論表面在各種工況下，可以做到CT斷線的可靠判斷及繼電保護邏輯閉鎖。

參考文獻

[1]李春峰，等.綜自變電站微機繼電保護事故分析及對策[J].裝備制造技術，2010，（2）181-183.

[2]魏綱，等.一起保護跳線障礙導致保護拒動事故分析[J].南方電網技術，2009，（03）171-173.

[3]張靜偉，等.一起500kV開關誤跳閘事故分析[J].電力系統保護與控制，2010，（20）99-101.

[4]趙月玲，等.一次變電站監控系統通信問題分析及處理[J].數字技術與應用，2013，（3）52-53.

[5]趙月玲，等.一起監控配置錯誤導致的繼電保護事故分析及處理[J].數字技術與應用，2013，（5）234-236.